Supertree ở Singapore: cây thép nào cũng đang thở hộ nhà kính bên cạnh

Ở rìa hồ chứa Marina, Singapore, mười tám cái cây bằng thép cao từ 25 m đến 50 m đứng thành cụm, tán xoè ra như cây thật nhưng thân lại phủ kín bromeliad, phong lan, dương xỉ. Cạnh đó là hai mái vòm kính không một cây cột nào chống ở giữa, bên trong là khí hậu Địa Trung Hải và khí hậu rừng mây cao nguyên, giữa một hòn đảo nhiệt đới xích đạo. Toàn bộ cụm công trình mang tên Gardens by the Bay là công viên đô thị rộng 105 hecta, gồm ba khu Bay South, Bay East và Bay Central, trong đó Bay South — khu 54 hecta mở cửa ngày 29/6/2012 — là nơi tập trung toàn bộ Supertree, Flower Dome và Cloud Forest.

Cuộc thi năm 2006 và bản đồ hoa lan

Bay South không phải công trình đơn lẻ mà là một masterplan đấu thầu quốc tế. Theo Grant Associates, công ty cảnh quan có trụ sở tại Bath, Anh, thắng cuộc thi năm 2006 với hơn 70 hồ sơ dự thi đến từ 170 công ty ở 24 quốc gia, và được giao thiết kế toàn bộ masterplan 54 hecta.

Bản đồ tổng thể lấy cảm hứng từ Vanda Miss Joaquim — quốc hoa Singapore. Rễ lan hoá thành các nhà kính ở mép nước, lá hoá thành địa hình, chồi lá hoá thành đường đi, rễ phụ hoá thành mạng nước — năng lượng — thông tin chạy ngầm, còn hoa hoá thành các khu vườn chủ đề và cụm Supertree.

Supertree — không phải điêu khắc, là một hệ thiết bị

Cái tên Supertree không chỉ nói cỡ lớn mà nói đúng nghĩa "cây siêu chức năng": mỗi cây được gắn công nghệ mô phỏng chức năng sinh thái của cây thật — tấm pin quang điện thu năng lượng mặt trời để dùng cho chiếu sáng và các chức năng khác, cùng hệ thu nước mưa phục vụ tưới tiêu và tạo vòm phun nước. 11 trong số 18 Supertree được gắn tấm pin quang điện để tạo điện mặt trời.

Mười hai trong mười tám cây nằm trong cụm Supertree Grove, nối với nhau bằng lối đi bộ trên cao OCBC Skyway dài 128 m bắc giữa hai cây lớn nhất. Cây cao nhất, 50 m, mang đài quan sát Supertree Observatory, mở cửa ngày 27/12/2019, có sân thượng ngoài trời nhìn toàn cảnh Marina Bay.

Toàn bộ 18 Supertree chỉ dùng khoảng 920 tấn thép, phần thân đúc từ 28 tấm bê tông đúc sẵn (precast) xếp chồng lên nhau và liên kết bằng thanh thép nối liên tục, còn phần tán ở đỉnh là mạng ống thép đan xen, siết chặt lại bằng cáp thép không gỉ chạy vòng quanh mép tán. Công ty TTJ Design and Engineering của Singapore thi công phần thép, dùng phần mềm BIM Tekla để dựng bản vẽ tổng thể và chi tiết liên kết cho từng cây trước khi ra công trường — cách làm cần thiết vì mỗi Supertree có hình dạng tán và độ nghiêng thân khác nhau, không cây nào lặp lại nguyên bản vẽ của cây khác.

Cây thở hộ nhà kính: chức năng hút và xả khí

Nước mưa hứng trên mái hai nhà kính được thu gom và đưa vào hệ thống làm mát nối với các Supertree. Vòng tuần hoàn đơn giản hoá lại là: nước mưa được giữ lại thay vì chảy ra hồ, khí nóng thoát ra từ quá trình làm mát nhà kính được đẩy lên và thải qua thân cây, còn tấm pin quang điện trên tán cây cấp một phần điện cho chính hệ thống đó vào ban ngày. Một khu vườn cây thép, nhìn kỹ, là buồng máy đặt lộ thiên.

Flower Dome — mái kính không cột giữa khí hậu khô mát

Flower Dome là nhà kính không cột (columnless) lớn nhất thế giới, được Guinness World Records công nhận năm 2015 với diện tích 1,2 hecta. Mái lợp bằng 3.332 tấm kính. Thể tích bên trong tương đương 75 bể bơi chuẩn Olympic, nhiệt độ duy trì ở mức 23–25 độ C, mô phỏng khí hậu Địa Trung Hải khô mát — kiểu khí hậu của các vùng trồng ô liu, xương rồng và cây mọng nước ôn đới ấm.

Cloud Forest — thermal stratification làm mát rừng mây

Cơ chế làm mát của Cloud Forest được gọi là "thermal stratification". Theo trang chính thức Cloud Forest, các ống nước lạnh chạy trong sàn giúp làm mát lớp không khí sát mặt sàn — nơi khách tham quan di chuyển — thay vì làm lạnh toàn bộ thể tích không khí trong mái vòm cao hàng chục mét. Không khí lạnh nặng hơn nằm lại ở tầng thấp, không khí ấm nhẹ hơn bốc lên trên và thoát ra qua các khe hở gần đỉnh mái, giảm đáng kể lượng khí phải làm lạnh so với cách làm lạnh đều cả nhà kính.

Từ Garden City sang City in a Garden

Gardens by the Bay không đứng riêng mà là công trình định hình cho một đổi hướng quy hoạch đô thị. Chiến lược đô thị Singapore chuyển từ "Garden City" — thành phố có vườn — sang "City in a Garden" — thành phố nằm trong một khu vườn — được Thủ tướng Lee Hsien Loong công bố lần đầu tại lễ mít tinh Quốc khánh Singapore năm 2005. Sự khác biệt nằm ở tỉ lệ: không còn là những mảng xanh chen giữa các khối nhà, mà là hạ tầng xanh đóng vai trò khung nền cho toàn bộ đô thị.

Gardens by the Bay, với 18 Supertree và hai nhà kính lạnh, là biểu tượng thị giác rõ nhất cho chiến lược đó — nhưng bản thân công trình cũng chứng minh luôn một điều: hạ tầng xanh trong "City in a Garden" không phải chỉ để nhìn. Supertree vừa là cảnh quan vừa là ống hút — xả khí và giá đỡ pin mặt trời; nhà kính vừa là điểm tham quan vừa là nơi trưng diễn kỹ thuật làm mát tiết kiệm năng lượng. Một điều thú vị ở đây: bản đồ hoa lan vẽ ra hình hài công viên, nhưng chính hệ cơ khí giấu trong hình hài đó mới là thứ giữ cho công viên vận hành được ở một xứ nhiệt đới ẩm quanh năm.

Đoàn kỹ sư đứng sau bản vẽ

Bay South không phải sản phẩm của một văn phòng. Ngoài Grant Associates chủ trì cảnh quan và WilkinsonEyre thiết kế kiến trúc hai nhà kính, đội ngũ còn có Atelier Ten tư vấn môi trường, Atelier One là kỹ sư kết cấu, cùng các đơn vị Singapore: CPG Consultants, Meinhardt Infrastructure, Langdon & Seah, PMLink. Chủ đầu tư là National Parks Board Singapore, và đơn vị đo bóc khối lượng là Davis Langdon & Seah, trên diện tích khu đất 54 hecta.

Chi phí xây dựng cuối cùng của dự án nằm trong ngân sách được duyệt là 1,035 tỷ đô la Singapore, chưa tính chi phí đất và các hạng mục đường tiếp cận, thoát nước, cải tạo nền. Chi phí vận hành hằng năm khoảng 58 triệu đô la Singapore, trong đó 28 triệu dành riêng cho vận hành hai nhà kính — con số phản ánh đúng việc duy trì hai khí hậu nhân tạo quanh năm không hề rẻ hơn xây dựng ban đầu là bao.

Con số sau khi mở cửa

Từ khi hoàn thành năm 2012, công viên thu hút hơn 12 triệu lượt khách mỗi năm. Đến tháng 10/2018 Gardens by the Bay đã đón 50 triệu lượt khách cộng dồn. Năm 2024, giải TripAdvisor Traveler's Choice Best of the Best xếp Gardens by the Bay hạng 8 thế giới và số 1 châu Á trong danh sách điểm tham quan.

Loạt phim tài liệu Planet Earth II của BBC đưa Supertree Grove vào tập 7 "A World of Wonder", theo Grant Associates; người dẫn chương trình Sir David Attenborough gọi Bay South là một trong những ví dụ ngoạn mục nhất về việc đưa mảng xanh trở lại đô thị. Dự án cũng nhận nhiều giải thưởng quốc tế: RIBA Lubetkin Prize hạng mục công trình quốc tế mới xuất sắc nhất, World Building of the Year hạng mục Conservatories tại World Architecture Festival, BCA Green Mark Platinum của Singapore, và President's Design Award Singapore hạng mục Design of the Year. Cái để học ở đây là vị trí: công viên này nằm ngay giữa khu tài chính, đối diện Marina Bay Sands, đóng vai hạ tầng công cộng trung tâm chứ không phải mảng xanh phụ trợ trồng thêm sau khi các toà nhà đã xây xong. Đất giữa trung tâm tài chính vốn đắt bậc nhất Singapore, và toàn bộ 54 hecta đó dành riêng cho công viên thay vì thêm một khối văn phòng hay chung cư là một quyết định quy hoạch có thể cân đo trực tiếp bằng giá đất xung quanh. Cây, nước và kết cấu ở đây được tính cùng một bài toán: Supertree vừa đỡ giàn cây vừa thông gió cho nhà kính, nhà kính vừa trưng bày vừa là phòng thí nghiệm khí hậu.